2-“液压支架电液自动控制系统”技术方案.docx

技

技术方案

一、项目(开发)研究的目的和意义

1、研究开发的必要性及意义

“全自动国产无人综采工作面技术装备研发”是针对国家中长期科学和技术发展规划纲要优先发展主题“开发高效自动化开采技术、大型装备寿命预测技术、煤矿重大生产事故预警技术”和山西省中长期科学和技术发展规划纲要优先发展主题“煤炭高效集约化开采装备与工艺技术、煤炭生产自动化与智能化技术、煤矿安全生产技术”而提出的，是山西省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要中的主要任务之一，也是我省建设国家资源型经济转型综合配套改革试验区的目标要求，更是我省煤矿企业技术改革和发展创新的迫切需求。围绕这一发展战略，研发煤炭综合自动化采煤技术装备是实现安全高效开采的关键环节，而液压支架的电液自动控制系统又是该环节的重要组成部分。

随着煤炭工业的发展，实现综采工作面无人或少人值守进行煤矿开采已成为我国大型矿井的发展方向。到目前为止，虽然我国液压支架电液控制系统研制已经历了多年时间，但目前国产的液压支架电液控制系统还没有在井下推广使用，许多综采工作面所用液压支架电液控制系统仍然依靠进口。进口设备供货周期长、通讯协议不公开、配件不易购买、价格昂贵，严重制约着我国高产高效综合机械化采煤工作面的普及，限制了煤炭工业的发展。具有我国自主知识产权的电液控制系统研制成功后，可打破该装备的国外垄断局面，设备价格大大下降、供货周期短、配件齐全、维护方便，可大大促进具有自主知识产权的智能化电器技术的发展。因此，研究液压支架电液控制系统对于提高我国电气行业的技术水平具有非常重要的现实意义和较高的经济价值。

国外已广泛采用液压支架电液控制系统，其高产高效工作面液压支架几乎全部采用电液自动控制。实现了工作面自动控制及顺槽微机集中监测监控。电液控制系统装有压力传感器和位移传感器，支架能够自动达到设计初撑力、准确达到推移位置。可实现交互式人机对话、远程控制、无线电遥控、工况监测及运行状态显示，数据采集、存储及传输、故障诊断及预警、自动控制、自动调整等多种功能，以保证设备最佳状态、最低维护量和最高的利用率，实现了整个采煤工作面的自动化和准无人控制。然而由于各个厂家之间的技术协议不公开，造成各个不同厂家的产品设备之间不能有效的传输信息，存在着设备之间信息不能的实时信息传送的弊端，使工作人员不可以对工作面的开采现状进行实时监控，

已严重影响到原煤的开采效率和保护工人的安全指标。所以，研制具有自主知识产权的、通用的通信技术协议的电液控制系统，对实现整个综采工作面的自动化、提高工作面采煤产量和工人的安全具有重要的实际意义，对于提高煤矿生产的安全性、可靠性和生产效率具有重大的社会意义和较高的经济价值。

2、国内外研究开发的现状及趋势

(1)国外研究开发的现状及趋势：

20世纪70年代中期，英国煤炭局首先提出研制电液控制液压支架，澳大利亚的科里曼尔煤矿最先将电液控制液压支架用于长壁工作面，该设备由74架英国原道梯公司研制的四柱垛式液压支架组成，1981年工作面投产。1995年该公司又研制出了全工作面集中电液控制系统，该系统的主控制台及电源均布置在工作面运输巷内，可以是操作人员在运输巷内对全工作面的液压支架进行控制。工作面内每台液压支架上都装有一个红外接收器，当采煤机运行截割煤壁时，接收采煤机上红外发射器发出的位置信号，将其反馈到主控制台，主控制台的微处理器对收到的位置信号进行处理，根据采煤机在工作面的位置，命令相应的支架动作。

德国是20世纪80年代初开始大力发展液压支架电液控制系统的，并成功推广应用。德国威斯特伐利亚公司于西门子公司于1978年至1984年间合作研制的Panzermatic-E系统，是德国第一套达到实用并推广应用的液压支架电液控制装置。该系统主控制台采用西门子公司的本安型微机系统“Simdassti”,能分组显示液压支架的相对位置和故障，显示系统的运行参数，如降柱时间、分组架数、采煤机相对位置及其行程，并能用键盘输入某些运行参数。

随着计算机技术的发展，1986年威斯特伐利亚公司研制出P-S5液压支架电液控制系统。该系统具有灵活的编程能力，采用专用的CPU处理机和性能较高、能耗较低的MCS-80C单片机，操作面板采用全塑密封，轻触按键，LCD参数、故障即可显示。

1987年德国威斯特伐利亚公司又研制PM2电液控制系统，其基本功能与P-S5系统类似，但采用了五行十列的寄存器组合16位字符显示器来进行液压支架运行参数的显示和辅助功能的置入，并可通过操作面板的4个功能键随意显示支架参数或调用辅助功能，其辅助功能可通过面板上的另外两个功能键任意置入或删除。1987年威斯特伐利亚